一種聲場識別的多孔聲全息方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及噪聲分析與控制技術領域，特別是關于一種聲場識別的多孔聲全息方 法。
【背景技術】
[0002] 現代社會，噪聲污染問題日益嚴重。大型施工機械，以及高速運動的汽車、火車、飛 機等，都給附近的居民帶來嚴重的噪聲困擾。要針對性地治理噪聲，首先要對噪聲源和聲場 進行準確識別定位。
[0003] 遠場聲全息方法可以實現聲場重建和聲源定位，為噪聲治理提供依據，因而得到 了廣泛應用。傳統的聲全息方法采用單個傳聲器陣列，其聲場識別分辨率隨傳聲器陣列孔 徑的增大和測量距離的減小而提高。然而，受加工、安裝、運輸等因素影響，單個傳聲器陣列 的孔徑不可能過大，當傳聲器陣列無法靠近目標聲源時，傳統遠場聲全息方法的聲場識別 分辨率較差，難以對聲源進行準確定位。
【發明內容】
[0004] 針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠有效提高大尺度空間內聲場識別分 辨率，進而能夠對聲源進行準確定位的聲場識別的多孔聲全息方法。
[0005] 為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種聲場識別的多孔聲全息方法，包 括以下步驟：
[0006] 1)設計加工單傳聲器陣列，并通過仿真計算尋找限定空間內多孔傳聲器陣列的最 優布置方式，具體過程為：
[0007] I. 1)設計每個單傳聲器陣列的相關參數，其中，每個單傳聲器陣列的相關參數均 包括傳聲器陣列孔徑Dtl、傳聲器個數m和傳聲器布置形式；
[0008] 1. 2)建立空間坐標系，根據實際測試需要確定多孔傳聲器陣列的空間布置范圍， 其中，空間坐標系建立過程為：面向聲源，以水平向右方向為X軸正向，以豎直向下方向為 y軸正向，垂直于X軸、y軸并指向聲源的方向為Z軸正向，如果聲源是運動的，則需要使得 xoy平面平行于聲源運動方向；
[0009] 1. 3)將空間布置范圍以所選擇的單傳聲器陣列孔徑Dtl為單元劃分成網格，假設共 有Ic1Xk2Xk3個網格點；
[0010] 1.4)根據空間布置范圍，確定多孔傳聲器陣列的孔徑個數n，其中，n小于網格點 總數；
[0011] 1.5)設計仿真聲源，仿真聲源的強度表示為 源包含頻率成分f\、f2. . . 各個頻率成分的強度分別為qpq2. .U
[0012] 1.6)在仿真聲源與多孔傳聲器陣列之間選擇聲場重建面，聲場重建面應平行于 xoy平面，并盡量靠近仿真聲源的預估位置，記聲場重建面為z = & ;
[0013] I. 7)將聲場重建面2 = ?進行離散化，得到一系列重建點；
[0014] 1.8)將n個單傳聲器陣列的中心隨機放置于Ic1Xk2Xk3個網格點中的任意n處， 針對此種多孔傳聲器陣列在限定空間內的布置方式，對仿真聲源進行多孔聲全息聲場重 建，得到仿真聲源的聲場圖，具體過程為：
[0015] ①選擇重建面上某個重建點（G，n);
[0016] ②假設第i個單傳聲器陣列的中心位置為（Xi，yi，Zi)，第i個單傳聲器陣列中第j 個傳聲器的位置為（Xu，yu，，如果仿真聲源運動速度V=O，則第i個單傳聲器陣列中第 j個傳聲器的位置收到的仿真聲壓信號為M，則進入步驟③；如果#0,則第i個單傳聲 器陣列中第j個傳聲器的位置收到的仿真聲壓信號為；消除仿真聲壓信號中的多普勒 效應后進入步驟③；
[0017] ③對仿真聲壓信號M信號進行傅里葉變換：
【主權項】
1. 一種聲場識別的多孔聲全息方法，包括以下步驟： 1)設計加工單傳聲器陣列，并通過仿真計算尋找限定空間內多孔傳聲器陣列的最優布 置方式，具體過程為： 1. 1)設計每個單傳聲器陣列的相關參數，其中，每個單傳聲器陣列的相關參數均包括 傳聲器陣列孔徑Dtl、傳聲器個數m和傳聲器布置形式； 1. 2)建立空間坐標系，根據實際測試需要確定多孔傳聲器陣列的空間布置范圍，其中， 空間坐標系建立過程為：面向聲源，以水平向右方向為X軸正向，以豎直向下方向為y軸正 向，垂直于X軸、y軸并指向聲源的方向為z軸正向，如果聲源是運動的，則需要使得xoy平 面平行于聲源運動方向； 1. 3)將空間布置范圍以所選擇的單傳聲器陣列孔徑Dtl為單元劃分成網格，假設共有 Ic1 Xk2 Xk3個網格點； 1.4) 根據空間布置范圍，確定多孔傳聲器陣列的孔徑個數n，其中，η小于網格點總數； 1.5) 設計仿真聲源，仿真聲源的強度表示，
_其中，仿真聲源包 含頻率成分4、f2. . . 各個頻率成分的強度分別為qi、q2. . . qy I. 6)在仿真聲源與多孔傳聲器陣列之間選擇聲場重建面，聲場重建面應平行于xoy平 面，并盡量靠近仿真聲源的預估位置，記聲場重建面為z = % ; 1. 7)將聲場重建面2 = ?進行離散化，得到一系列重建點； 1. 8)將η個單傳聲器陣列的中心隨機放置于Ii1 X k2 X k3個網格點中的任意η處，針對 此種多孔傳聲器陣列在限定空間內的布置方式，對仿真聲源進行多孔聲全息聲場重建，得 到仿真聲源的聲場圖，具體過程為： ① 選擇重建面上某個重建點（ζ，η); ② 假設第i個單傳聲器陣列的中心位置為Ui, yi，Zi)，第i個單傳聲器陣列中第j個傳 聲器的位置為（Xu，yu，Zu)，如果仿真聲源運動速度 v=o，則第i個單傳聲器陣列中第j個 傳聲器的位置收到的仿真聲壓信號為;^⑷，則進入步驟③；如果ν??()>則第i個單傳聲器 陣列中第j個傳聲器的位置收到的仿真聲壓信號為AvW消除仿真聲壓信號中的多普勒效 應后進入步驟③； ③ 對仿真聲壓信號M信號進行傅里葉變換：
④ 對每一單傳聲器陣列中的每一傳聲器分別重復步驟②~③，處理完成后對Fij (/)進 行基爾霍夫衍射積分聲全息聲場重建，重建點（ζ，η)的重建結果為：
⑤遍歷重建面上所有重建點，反復進行①~④步驟，得到整個重建面上所有重建點的 重建結果{/〃(/)，并將重建結果{/〃(/):進行圖形化，得到仿真聲源的聲場圖； 1. 9)根據仿真聲源的聲場圖計算-6dB主瓣面積MLA和最大旁瓣高度比
，其 中，hs為最大旁瓣高度，hm為主瓣高度； 1. 10)計算目標函數g =